Zündsystem

Sujeten:

General
Ignition coil ignition
Konventionell Distributeur Zündung mat Kontaktpunkte
Computer kontrolléiert ignition
Verbrennungsdrock an Zündungszäit
Ignition Viraus
Dwell Zäit
DIS Entzündung
Eng Zündspiral pro Zylinder
Mooss de primäre Zündmuster mam Oszilloskop

Allgemeng:
An engem Benzinmotor muss d'Brennstoff-Loft-Mëschung um Enn vum Kompressiounsschlag entzündegt ginn. Dëst geschitt well de Käerz gëtt e Spark. Fir den Zündkerze z'erliewen, ass eng Spannung tëscht 20.000 an 30.000 Volt néideg. Eng Zündspiral konvertéiert d'Batteriespannung (ongeféier 12 bis 14,8 Volt) an dës Héichspannung.
Bei eelere Systemer gëtt et dacks 1 Zündspiral iergendwou um Motorblock geschrauft, déi mat Zündkerze mat Hëllef vun Zündkerzen verbonnen ass. Méi nei Motore hunn dacks Pin Zündspiralen. All Zündkerze huet seng eege Zündspiral. D'Zuel vun ignition coils op de Motor kann einfach duerch d'Präsenz vun Zündkerze Drot unerkannt ginn. Wann Zündkerzedraht op all Zylinder lafen, huet den Auto 1 fix Zündspiral oder eng DIS Zündspiral. Wann et keng Zündkerzeleitungen lafen, gëtt et eng separat Zündspiral op all Zündkerze. Eng Motordeckelplack muss dacks ofgebaut ginn fir dëst ze gesinn.

Zündspiral:
En Zündsystem benotzt eng Zündspiral. Onofhängeg vun der Zort (konventionell oder Computer-kontrolléiert), de Prinzip ass déi selwecht. D'Zündspiral enthält 2 Spule Kupferdrot ronderëm eng Eisenstab (Kär). D'Primärspiral (op der Zündschalter Säit) huet e puer Wendungen vun décke Drot. Déi sekundär Spule huet vill Wendungen aus dënnen Drot. D'Primärspiral huet eng Spannung vun 12 Volt. E Stroum vun 3 bis 8 Ampere gëtt duerch dës Primärspiral geschéckt. Dëst generéiert e Magnéitfeld. Wann dëst Magnéitfeld verschwënnt, gëtt eng Spannung vun 250 bis 400 Volt an der Primärspiral generéiert. Wéinst dem Ënnerscheed an der Unzuel vun de Wicklungen gëtt eng Spannung vu bis zu 40.000 Volt an der Sekundärspiral generéiert.

Déi primär Spule vun der Zündspiral huet eng ohmesch an induktiv Resistenz. Den ohmesche Resistenz kann mam Multimeter gemooss ginn, oder aus de Stroum- oder Spannungsmessungen berechent ginn. D'induktiv Resistenz bezitt sech op d'Magnéitfeld, dat an der Primärspiral entwéckelt gëtt an hänkt vun der Geschwindegkeet of, mat där de Stroum ännert an d'magnetesch Eegeschafte vun der Spule (de L-Wäert). All Zündspiral huet e fixe L-Wäert, deen ofhängeg vun der Unzuel vun de Wendungen an d'Dimensioune vun der Spule an den Eegeschaften an Dimensiounen vum Kär hänkt.

Konventionell Distributeur Zündung mat Kontaktpunkten:
D'konventionell ignition System besteet aus engem eenzege ignition coil datt mat Kontakt Punkten an ausgeschalt ass, ignition coil Kabel, Zündkerze Kabelen an engem mechanesch Distributeur mat ignition timing Viraus.

Beim Rou sinn d'Kontaktpunkte zou. E Stroum fléisst duerch d'Primärspiral, iwwer d'Kontaktpunkte bis zum Buedem. Zu deem Moment ass e Magnéitfeld an der Primärspiral präsent. Wann de Cam den Hiewel ophëlt, gëtt de Kontakt tëscht de Kontaktpunkte gebrach an eng induzéiert Spannung entsteet. Dës induzéiert Spannung gëtt an der Sekundärspiral verstäerkt an iwwer den Zündspiralkabel un den Distributeur iwwerdroen. D'Luucht am Verdeeler weist op eng vun den Zündkerzekabelverbindungen. D'Spannung gëtt un den Zündkerze iwwerdroen, wat e Spark produzéiert.

D'Zündspiral iwwerdréit eng Héichspannung iwwer d'Verbindung vum Zündspiralkabel un den Rotor am Distributeur. De Rotor am Distributeur rotéiert mat der Halschent vun der Kurbelwellgeschwindegkeet. Dëst gëtt méiglech gemaach, well et ofhängeg vun der Konstruktioun eng direkt Verbindung tëscht der Kurbelwelle an dem Verdeeler gëtt (wéi an der Figur), oder well de Rotor direkt vum Nockenwellen ugedriwwe gëtt. No all, dréit de camshaft schonn um Halschent der Vitesse vun der crankshaft. D'Bild weist eng explodéiert Vue vum Distributeur.

De Rotor ass sensibel fir Ënnerhalt. D'Kontaktpartikelen tëscht dem Rotor an dem Verdeelerkapp korrodéieren mat der Zäit, wat d'Qualitéit vum Zündkerze-Spark verschlechtert. Andeems Dir heiansdo d'Korrosioun ofschleeft oder verschwonnenen Deeler ersat, bleift d'Qualitéit vum Funken optimal. Andeems Dir d'Verdeelerkapp um Rotor dréit, gëtt d'Zündungszäit ugepasst.

Computer kontrolléiert Zündung:
Modern Autoen si mat Computer-kontrolléiert haten ignition Systemer equipéiert. De Motormanagementsystem kontrolléiert d'Zündspiral. A Pulsatiounsperiod Generator (crankshaft Positioun Sensor an eventuell camshaft Positioun Sensor) stellt eng Referenz Impulsreferater datt synchron mat der Crank oder camshaft leeft. Et gëtt dacks e fehlend Zänn an engem Rank oder op der Pulley, déi als Referenzpunkt déngt. D'Bild weist de machined crankshaft pulley vun der MegaSquirt Projet. D'Rulle huet 36 Zänn, vun deenen 1 ewechgerappt gouf. Dofir gëtt et och e 36-1 Referenzrad genannt. Fir all 10 Grad passéiert 1 Zänn laanscht de Sensor (360/36).

All Kéier wann de fehlenden Zänn laanscht de Sensor rotéiert, gëtt e Signal un d'ECU geschéckt.
Dëse Referenzpunkt ass net Top Dead Center (TDC) wéi den Numm dacks seet. A Wierklechkeet ass dëse Referenzpunkt tëscht 90 an 120 Grad virum TDC. Dëst bedeit datt wann et keen Zündungsvirschlag gëtt, den Zündimpuls 9 bis 12 Zänn nom Referenzpunkt stattfënnt.

D'Bild weist d'Crankshaft Signal (giel) a Relatioun zu der ignition coil Kontroll Pulsatiounsperiod (blo). Am Crankshaft Signal ass de fehlenden Zänn ze gesinn, wou de Puls fehlt. Op dësem Motor ass de fehlend Zänn 90 Grad virun TDC (dat sinn 9 Zänn vum Pulsrad).

Tëscht dem fehlend Zänn (Referenzpunkt, Giel) an dem Kontrollimpuls (blo) sinn 8 Zänn ze gesinn; Dëst ass eng 10 Grad Virzündung.

D'Zündung virzekommen huet mat der Verbrennungsgeschwindegkeet ze dinn; D'Verbrennung brauch Zäit fir säi maximale Verbrennungsdrock z'erreechen. Dëse maximale Verbrennungsdrock ass optimal bei enger Kurbelwellepositioun vu 15 bis 20 Grad no TDC. Dëst muss optimal ënner all Operatiounsbedéngungen sinn. Déi folgend Paragrafen erklären den Afloss vun der Zündungszäit op de Verbrennungsdrock, wéi d'Zündungsviraus stattfënnt a wéi Dir d'Dwellzäit am Ëmfangbild liest.

Verbrennungsdrock an Zündungszäit:
Den Zündsystem muss dofir suergen, datt d'Mëschung am Zylinderraum zur richteger Zäit entzündt. Wann de Kolben TDC passéiert ass, muss de Verbrennungsdrock héchst sinn. Well et eng Zäit tëscht Zündung an Zündung vun der Mëschung ass (wou de maximale Verbrennungsdrock erreecht gëtt), muss d'Mëschung e puer Zäit virum TDC gebrannt ginn. Kuerz gesot: den Zündkerze muss schonn ausgeléist hunn ier de Kolben den TDC erreecht huet.

Am folgenden Diagramm gesi mir den Drockprogressioun (rout Linn) relativ zu de Kurbelwellegraden. D'Zündkerze fonkelt um Punkt a. De Kolben beweegt sech weider Richtung TDC (0) an de Verbrennungsdrock klëmmt. De maximale Verbrennungsdrock gëtt no TDC (um Punkt b) ongeféier 10 bis 15 Grad erreecht.

wann de Punkt b ze wäit no lénks beweegt, gëtt d'Mëschung ze fréi gebrannt an de Kolben gestoppt fir no uewen ze beweegen;
Wann de Punkt b no riets geréckelt gëtt, fënnt d'Verbrennung ze spéit. De Piston ass schonn ze wäit Richtung ODP geréckelt. De Kraaftschlag ass net méi effektiv genuch.

Ignition advance:
Fir datt den Drockpeak an der korrekter Kurbelwellepositioun optrieden, ass et wichteg d'Zündung virzegoen wann d'Motorgeschwindegkeet erhéicht gëtt. Punkt b (de maximale Verbrennungsdrock) däerf net bewegt ginn. Beim Fortschrëtt a Verzögerung vun der Zündungszäit gëtt de Punkt a (Zündungszäit) no lénks oder riets verréckelt. D'Verbrennungszäit hänkt vum Füllniveau vum Motor an dem aktuellen Vermëschungsverhältnis ab. D'Zündungsviraus ass also fir all Motor anescht. Dofir ass och de Kurbelwelle Referenzpunkt e puer Grad virum TDC gesat: tëscht dem Referenzpunkt an TDC gëtt et Zäit fir den Zündungsviraus ze berechnen.

Mat enger DIS Zündspiral (weider op der Säit beschriwwen), ass de Kurbelwellepositiounssensor genuch fir d'Zündungszäit ze bestëmmen. Den éischte Puls nom fehlenden Zänn gëtt zum Beispill benotzt fir d'Sekundärspiral vun den Zylinder 1 a 4 ze laden. Da gëtt d'Zuel vun den Zänn gezielt (18 an dësem Fall) fir de Puls fir d'sekundär Spule vun den Zylinder 2 an 3 ze generéieren. Wann de Motor mat COP Zündspiralen ausgestatt ass, ass ee Referenzpunkt net genuch. An deem Fall ass e Camshaft Positiounssensor gebraucht fir verschidde Referenzpunkten z'entdecken.

Déi zwee Biller hei drënner (Zündungsviraustabel an d'3D Vue) weisen d'Astellunge vun der Zündkaart an der MegaSquirt Projet. Dës ginn d'Sichtabellen, Referenz- oder Kärfelder genannt.

D'Zündungsviraus gëtt bestëmmt baséiert op der Motorkonfiguratioun. D'Grafike weisen déi voll Last Zündungsvirauskéiren fir (konventionell) mechanesch Distributeur Zündung (rosa Linn) an e Computer-kontrolléiert System (blo Linn). D'Béi an der rosa Linn ass de Punkt wou de Vakuum Viraus a Kraaft trëtt. Ausserdeem sinn d'Linnen riicht; dëst ass wéinst mechanesch Aschränkungen. Mat engem computergesteuerten System kann dat méi präzis kontrolléiert ginn; dofir geet d'Zündkurve als Curve weider. Tëscht 1200 an 2600 U/min ass déi blo Linn liicht erof gezunn; dëst huet mat der Deel Last klappen Beräich ze maachen. Et kann och gesi ginn datt souwuel d'konventionell wéi och déi computerkontrolléiert Virausslinn op ongeféier 25 Grad enden. Den Avance sollt net weider eropgesat ginn, well da besteet de Risiko vum "Héichgeschwindegkeetsklappen", respektiv d'Klappgebitt bei héijer Geschwindegkeet.

D'Zündungskaart déngt als Basis fir d'Zündungsviraus. Vun dësem Punkt un wäert de Motormanagementsystem probéieren d'Zündung sou vill wéi méiglech virzekommen. Ze vill Viraus féiert zu klappen; dëst gëtt duerch Klappsensoren registréiert. De Moment wou d'Knocksensoren registréieren datt de Motor tendéiert ze klappen, wäert de Motormanagementsystem vun der Zündungszäit ëm e puer Grad ofwäichen. D'Vitesse gëtt dann nees beschleunegt, bis d'Klopsensoren e Signal ginn.

Dwell Zäit:
Wann de primäre Stroum ageschalt ass, gëtt e Magnéitfeld opgebaut. De Stroum duerch d'Spule wäert net direkt säi maximale Wäert erreechen; Dëst brauch Zäit. An der Spule gëtt et eng Resistenz déi aus enger opposéierter Induktiounsspannung kritt gëtt. De Stroum wäert och net méi wéi 6 bis 8 Ampere sinn. Genuch Energie gouf an 2,3 Millisekonnen generéiert fir e Funken duerch den Zündkerze ze sprangen, wat genuch ass fir d'Loft-Brennstoff-Mëschung z'entzünden. De Punkt t = 2,3 ms ass d'Zündungszäit. Den aktuellen Opbau vun der Zäit t0 bis t = 2,3 ms gëtt d'Ladezäit vun der Primärspiral genannt, oder d'Dwellzäit.

Den aktuellen Opbau an der Primärspiral stoppt bei ongeféier 7,5 Ampere. De Stroum soll net weider eropgoen, well da kann d'Primärspiral ze waarm ginn. Wann d'Bordspannung vum Auto fällt, ass méi Zäit gebraucht fir d'Primärspiral ze laden. D'Zündungszäit ännert sech net. Also d'Luede muss méi fréi ufänken. Dëst kann an der Figur gesi ginn, wou déi gréng Linn d'Spule-Turn-on-Phänomen bei enger méi niddereger Spannung weist. De Ladeprozess fänkt méi fréi un (Delta t) an endet zur selwechter Zäit wéi déi schwaarz Linn op 7,5 A.

D'Kontroll vun der Zündspiral ännert sech; d'Breet vum dreiwende Puls beaflosst d'Ladezäit vun der Primärspiral. Wat méi laang de Puls ass, dest méi laang huet d'Spule Zäit fir ze laden.
A béide Biller geschitt d'Entzündung am aachten Zänn (80 Grad virum TDC). Dat richtegt Bild weist déi méi laang Openthaltszäit.

DIS Entzündung:
DIS steet fir Distributorless Ignition System. Et ass, wéi den Numm et scho seet, eng elektronesch Distributeurlos Zündung. D'Signal fir Zündung kënnt direkt vun der ECU, sou datt et eng Computerkontrolléiert Zündung mécht. Dëst ignition System kombinéiert 2 ignition coils an 1 Wunneng. All Zündspiral liwwert de Spark fir 2 Zylinder. Et gëtt eng eenzeg Spule Zündspiral montéiert op Zylinder 1 a 4, an déi aner Spule op Zylinder 2 an 3 montéiert.

Als Beispill huelen mir d'DIS Zündspiral mat de Verbindungen fir Zylinder 2 an 3. Et gëtt kee Rotor, dat heescht datt se souwuel gläichzäiteg sparken. Zylinder 2 ass um Enn vum Kompressiounsschlag an d'Zündspiral bitt e Funken fir d'Mëschung ze ignition. Dat heescht, datt d'Zündspiral och um Zylinder 3 fonkelt, deen dann mam Oflaafschlag ufänkt, awer well et elo keng brennbar Mëschung huet, ass dat egal. Spéider, wann den Zylinder 3 mam Kompressiounsschlag beschäftegt ass, wäert den Zylinder 2 mam Intaksschlag beschäftegt sinn a kritt dann den onnéidege Spark. Den eidele Spark am Zylinder, wou keng Verbrennung stattfënnt, verursaacht net méi séier Alterung vum Zündkerze. De Spark brauch dann nëmmen eng Spannung vun 1kV (1000V) amplaz vun den 30kV beim Verbrenne vun enger Mëschung.

De Virdeel vun der DIS Zündspiral ass datt keen Ënnerhalt tatsächlech erfuerderlech ass. D'Zündspiral ass Ënnerhaltfräi. Den Nodeel vun dëser Zündspiral ass datt d'Feuchtigkeit heiansdo tëscht dem Kabel an der Verbindungswelle an der Zündspiral penetréiert. D'Feuchtigkeit verursaacht Korrosioun op de Kontakter, déi wäiss oder gréng ginn. D'Sparkspannung fällt wéinst dem grousse Spannungsverloscht, deen duerch Korrosioun verursaacht gëtt. De Motor kann ufänken ze schüttelen a liicht vibréieren, ouni tatsächlech e Feeler an der ECU Erënnerung ze verursaachen. Bei esou enger Plainte ass et schlau, d'Kabelen aus der Zündspiral een nom aneren ze demontéieren (während de Motor aus ass!!) a kuckt op d'Kontakter flott a gëlleg faarweg sinn an et keng Spuere vu Korrosioun am de Kabel an am Schacht.gesinn. D'Korrosioun ass ganz aggressiv a kënnt no der Botzen lues zréck. Déi bescht Léisung ass déi komplett Zündspiral mat dem relevante Kabel ze ersetzen.

Eng Zündspiral pro Zylinder:
Mat dësem Zündsystem sinn d'(Staang) Zündspiralen, och COP (Coil on Plug) Zündspiralen genannt, direkt op den Zündkerze montéiert. Och hei kontrolléiert d'Motorkontrolleenheet (ECU) d'Zündung. Souwuel de Stroum wéi och d'Zündungszäit gi vun der Kontrolleenheet berechent. D'Operatioun ass wéi eng eeler Zündspiral; Dës Zündspiral huet och eng primär a sekundär Spule. D'Primärspiral gëtt mat Spannung iwwer de Stecker uewen geliwwert an intern iwwer en Transistor ënnerbrach.
Den Nodeel vun dësen Zündspiralen ass datt se an der Zündkerzewelle montéiert sinn an dofir extrem waarm ginn. Och wa se dofir gemaach gi sinn, tendéieren se heiansdo ze briechen. Dëst kann erkannt ginn wann en Auto en Zylinder iwwerspréngt an da fänkt de Motor un ze rëselen. Wann dat passéiert, erkennt de Lambda-Sensor datt eng Zündspiral de Brennstoff net ignitéiert an d'Brennstoffinjektioun op den zoustännegen Zylinder gëtt gestoppt. Den Zylinder funktionéiert dann guer net méi. Dëst verhënnert datt net verbrannt Brennstoff an den Auspuff kënnt, wat de Katalysator zerstéiert. Eng gebrach Zündspiral kann dacks unerkannt ginn duerch d'Tatsaach datt de Motor ganz onregelméisseg leeft (an d'Motorlicht ass op, obwuel dës Luucht vill Ursaachen kann hunn).

Méi Informatioun an Ursaachen vum Zylinderfehler kënnen op der Säit fonnt ginn cilindertransfer.

Wann Dir de Verdacht datt d'Zündspiral defekt ass, kënnt Dir d'primär Zündbild mam Oszilloskop kucken, wann de Motor am Noutmodus ass an d'Zündung an d'Injektioun ausgeschalt goufen, während de Motor leeft.

Miessung vum primäre Zündmuster mam Oszilloskop:
D'Zündspiral generéiert d'Spannung, sou datt e staarke Funken um Enn vum Zündkerz entwéckele kann. D'Zündspiral muss eng Spannung vun ongeféier 30.000 bis 40.000 Volt generéieren fir e Spark am Zündkerze ze kreéieren. Fir dësen Zweck muss eng Ioniséierungsspannung vun 300 bis 400 Volt an der Primärspiral generéiert ginn. Mir kënnen am Laf vun der Spannung duerch d'Primärspiral gesinn ob dëse Prozess gutt leeft. D'Spannungen vun der Primär- a Sekundärspiral ginn unenee weidergeleet, obwuel d'Niveauen an der Sekundärspiral ongeféier 100x méi héich sinn. Dëst mécht et méiglech am Primärspannungsprofil ze gesinn ob d'Zündspiral an Uerdnung ass an ob den Zündkerze richteg fonkelt. Den Ëmfangbild hei drënner gouf op der Primärspiral vun enger Zündspiral gemooss.

Vu lénks no riets:

14 Volt: an der Rou moosse mir 14 Volt op der Plus- a Buedemsäit vun der Spule an der Zündspiral;
Kontaktzäit: d'Primärspiral ass op enger Säit mam Buedem verbonnen. Eng Differentialspannung vu 14 Volt gëtt tëscht + a Buedem erstallt, wouduerch de Stroum duerch d'Spule leeft;
300 Volt (Induktioun): D'Ausgangsstuf an der ECU oder Zündmodul endet d'Kontroll an eng Induktioun vun ongeféier 300 Volt gëtt an der Primärspiral erstallt. Mir nennen dëst d'Ioniséierungsspannung. Eng Spannung vun 30.000 Volt gëtt an der Sekundärspiral generéiert. Dës Spannung ass néideg fir d'Loft tëscht den Elektroden vum Zündkerze konduktiv ze maachen an e Funken ze sprangen;
Zündkerze vum Zündkerze: vun der Zündleitung kënne mir gesinn datt de Zündkerze fonkelt;
Swinging: hei fléisst d'Reschtenergie fort. Dëst hänkt vum LCR Wäert vum Circuit of (L Wäert vun der Zündspiral an der Kapazitéit vum Kondensator).

Mat der Ouvertureszäit am Ëmfangbild menge mir d'Ouvertureszäit vun de Kontaktpunkten. Dëst gëllt net méi fir eng Computer-kontrolléiert Zündung. Wéi och ëmmer, mir kënnen d'Geschwindegkeet bestëmmen op Basis vum Punkt op deem d'Ioniséierungsspannung vum zweete Funken erscheint. D'Biller hei drënner weisen déi primär Zündungsbilder mat niddereger Geschwindegkeet (lénks) an Héichgeschwindegkeet (riets).

Mat engem Oszilloskop kënne mir d'Zündbild an d'Injektiounsbild par rapport zum Kurbelwellesignal weisen. D'Referenz Rad enthält eng Referenz Punkt. En Zündmoment fënnt no all Revolutioun vum Kurbelwelle statt. Mir wëssen datt de Kurbelwell zwee Rotatioune fir e komplette Flichtzyklus rotéiere muss. Doraus kënne mir erkennen datt mir mat enger DIS Zündspiral ze dinn hunn. Also en "verschwonnene Spark" geschitt. D'Injektorbiller bestätegen dëst: d'Injektioun fënnt all zweete Kurbelwelle Revolutioun statt.

Wann Dir de Verdacht datt eng Zündspiral defekt ass, kënnt Dir feststellen andeems Dir op de sekundären Zündbild kuckt ob et e Problem an der sekundärer Zündung ass. Dat resultéierend Bild weist d'Zündungsbild vum Zylinder 6 (blo) an Zylinder 4 (rout), an deem e Feeler präsent ass. D'Erklärung follegt ënnert dem Bild.

Am primäre Bild vum Zylinder 4 kann d'Ioniséierungsspannung gesi ginn, awer dann fléisst d'Energie fort. D'Bild gläicht elo de charakteristesche Spannungsprofil vun engem Magnéitspolinjektor. Wat kënne mir an dësem Bild erkennen:

Zylinder 6 (blo) ass OK. Mir benotzen dëst Bild als Referenz;
Zylinder 4: d'Ioniséierungsspannung ass OK. Energie gëtt an der Primärspiral generéiert. D'Primärspiral ass gutt;
D'Kontroll vun der Motor ECU oder der externen ignition Modul ass OK;
De Secondaire ass net ze gesinn;
D'Primär- a Sekundärspiral austauschen also keng Energie;
Déi sekundär Spule gëtt ënnerbrach.

D'Erfahrung weist datt d'sekundär Spule vun enger Zündspiral kann ausfalen wéinst Hëtzt. Mir kënnen dësen Defekt mat engem Oszilloskop erkennen. Notéiert w.e.g.: Wann de Motor an de schwaache Modus gaang ass, kann d'Kontroll ofgeschloss ginn. Dofir, maacht d'Messung direkt no oder beim Start vum Motor.